[发明专利]牙轮钻头轴承金属密封结构

说明书

技术领域：一种牙轮钻头轴承金属密封结构，用于石油、天然气、矿山、水井及地质钻探用的牙轮钻头轴承部位的密封，涉及一种牙轮钻头轴承密封结构的制造技术领域。

背景技术：用于高效快速钻井工艺的牙轮钻头，其牙轮钻头轴承的密封系统适应高转速和高钻压的稳定性和可靠性是个非常重要的问题，目前密封技术主要以双金属密封环技术为主，但存在密封结构较复杂、密封结构轴向尺寸较大、泥浆易侵入导致密封圈受腐蚀等不足之处。一件中国专利CN1069557A的技术，采用了单金属环密封装置，虽有一定的改进，但是，其密封圈仍然易受泥浆腐蚀，致使密封圈不能长时间保持足够的弹性力，另外，其直接与密封环贴合的牙轮内孔台肩面要成为高精度的密封面加工难度大，且耐磨性也不好；另一件中国专利CN209922 5U的技术对上述专利结构作了改进，在内孔台肩上装了一个全接触的密封垫，但需要在内孔台肩面上加工放置密封垫的凹槽，虽然节省了密封结构轴向尺寸，但同样加工难度大、不能满足高精度的配合要求。

发明内容：本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，采用牙轮内孔过盈配合与密封相结合的形式，设计一种具有相对转动密封端面的牙轮钻头轴承金属密封结构。

本发明包括牙轮、密封垫环、密封环、橡胶密封圈、次密封圈和牙爪轴颈；密封垫环与密封环端面相配合，构成相对转动的密封面；密封垫环与牙轮内孔为过盈配合，密封垫环的另一端面与牙轮内孔台肩接触，在牙爪轴颈和密封环之间装有橡胶密封圈，构成静密封，同时对密封环施加轴向力，使密封环与密封垫环紧密接触，防止润滑脂漏失，密封垫环和密封环的接触面为平面，在牙爪轴颈的底面装有次密封圈，它分别与密封环和橡胶密封圈接触，阻止泥浆和岩屑侵入密封腔，也可对密封环施加辅助轴向力，使密封更可靠；在密封垫环与密封环接触端面的内侧开设有截面呈斜线形的环行曲面；安装时，先做好安装准备，在牙爪轴颈底面的环行凹槽内装入次密封圈，然后依次装入橡胶密封圈、密封环，在牙轮上安装密封垫环，然后将牙轮套在牙爪轴颈上，装入锁紧滚珠即完成安装。

本发明的有益效果在于：密封垫环和密封环的接触端面开设环行曲面，使密封端面贴合得更加紧密；密封垫环和密封环两者之间采用硬质合金材料制成，提高了密封垫环和密封环的密封性、耐磨性和耐高温性能，从而提高了牙轮钻头密封装置的有效使用寿命，同时还有热处理变形小、加工便易的特点。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明图1中局部结构放大图。

具体实施方法：下面结合附图给出本发明的实施例：本发明包括牙轮1和密封结构，密封结构包括密封垫环2、密封环3、橡胶密封圈4、次密封圈5和牙爪轴颈6；密封垫环2的下端面与密封环3的上端面相配合，构成相对转动的密封端面；密封垫环2与牙轮1内孔为过盈配合，密封垫环2的另一端面与牙轮内孔台肩面接触，在牙爪轴颈6的底面的环行凹槽内装有次密封圈5，在牙爪轴颈6和密封环3的两个锥面之间装有橡胶密封圈4，构成静密封，同时还对密封环3施加一轴向力，使密封环3与转动的密封垫环2端面紧密接触，防止润滑脂漏失；密封垫环2和密封环3的接触面为平面结构，在密封垫环2和密封环3中至少有一个是由硬质合金材料制成，也可以由不锈钢，或者其他金属材料制成，在密封垫环2与密封环3的两个接触端面内侧，至少有一个端面内侧的截面是斜线的环行曲面结构7，斜线的环行曲面结构7还可以是圆弧形结构，也可以是斜线与圆弧线相结合的复合结构；在牙爪轴颈6的底平面环行凹槽内装有橡胶次密封圈5，次密封圈5同时与密封环3和橡胶密封圈4接触，进一步阻止泥浆和岩屑侵入密封腔，同时也可对密封环3施加一辅助轴向力，使密封更加可靠，牙爪轴颈6底面的环行凹槽结构也可以是平面结构，橡胶密封圈4和次密封圈5为橡胶密封圈；安装时，先做好安装准备，在牙爪轴颈6的底面的环行凹槽内装入次密封圈5，然后依次装入橡胶密封圈4、密封环3，在牙轮1上安装密封垫环2，然后将牙轮1套在牙爪轴颈6上，装入锁紧滚珠即完成安装。